Замер верхней части аналогового сигнала., Как повысить точность измерений АЦП. Опции

[Politeh]

Добрый день!

Есть 8бит АЦП на контроллере.
Есть задача - увеличить точность замера напряжения с батареи(может быть разных номиналов: 12, 24, 36, 48, 60В). Так как замерять нужно верхний участок сигнала, т.е. отслеживать разряд и заряд батареи, то соответственно чтобы точность была выше, нужно мерять только верхнюю часть сигнала, в диапазоне допустим +/-6В от номинального значения. Точность измерения около 0.5% для 60В и >0.5% для более низких номиналов батареи.
Вопрос: как правильно это сделать?
Варианты:
1) Обрезать диодом и с резистора(последовательно с диодом поставить) + фильтр... снимать сигнал на АЦП, а падение на диоде учитывать в цифре.
Достаточно грубый способ.
2) Делать вычитатель на ОУ - более точно.

Правильно лия рассуждаю? Или есть более хитрые способы?

Благодарю.

[Белый дед]

Можно сделать проще, если допускается настройка или калибровка.
Могут быть более сложные решения, не требующие подстройки при серийном производстве.

[ViKo]

Любой требуемый диапазон (и не более того) можно передвинуть (усилить, поделить, сместить) к диапазону АЦП. На ОУ, например.

[VNS]

Есть задача - увеличить точность замера напряжения с батареи(может быть разных номиналов: 12, 24, 36, 48, 60В). Так как замерять нужно верхний участок сигнала, т.е. отслеживать разряд и заряд батареи, то соответственно чтобы точность была выше, нужно мерять только верхнюю часть сигнала, в диапазоне допустим +/-6В от номинального значения. Точность измерения около 0.5% для 60В и >0.5% для более низких номиналов батареи.

Последовательно с источникром сигнала с батареи встречно ставить стабилитрон нужного номинала. На вход АЦП попадёт разность напряжений напряжения батареи и напряжение стабилитрона. Рабочую точку стабилитрона устанавливаем нагрузочным резистором, который заземлён. С него же сниматся напряжение для АЦП.

Сообщение отредактировал VNS - Jan 22 2015, 11:24

[Tanya]

Рабочую точку стабилитрона устанавливаем нагрузочным резистором, который заземлён. С него же сниматся напряжение для АЦП.

Еще точнее - генератор тока вместо резистора. Еще вариант - генератор тока и резистор.

[Politeh]

Всё понял. Хорошо, спасибо. Значит на верном пути.

Благодарю.

[Garynych]

Рабочую точку стабилитрона устанавливаем нагрузочным резистором, который заземлён.

Только забыли предупредить что все это дело будет "плыть" от температуры.

[Белый дед]

Поменять контроллер на другой, в котором есть 10 или 12 разрядный АЦП - это не путь самурая?

[Myron]

Только забыли предупредить что все это дело будет "плыть" от температуры.

Обычный спор между инженерами и учеными. Задача не была озвучена полностью. Если это эксперименты, то любое решение в единичном экземпляре приемлемо (ученый готов долго настраивать свой "саксофон" перед "концертом", чтобы потом быстренько померить и уйти в обработку с написанием статьи). Если серийное оборудование - никаких стабилитронов (разброс от образца до образца и температурный дрейф). Задача легко реализуется по рекомендациям ViKo (пост №3). Но, правда, обычно применяют АЦП с большей разрядностью - внешний, если внутреннего в МК недостаточно. 10-ти разрядов хватит для точности порядка 0.2% (один разряд - для "знака", ну или около 0.1% для всех 10-ти разрядов). Меньше головной боли.

[Politeh]

Обычный спор между инженерами и учеными. Задача не была озвучена полностью. Если это эксперименты, то любое решение в единичном экземпляре приемлемо (ученый готов долго настраивать свой "саксофон" перед "концертом", чтобы потом быстренько померить и уйти в обработку с написанием статьи). Если серийное оборудование - никаких стабилитронов (разброс от образца до образца и температурный дрейф). Задача легко реализуется по рекомендациям ViKo (пост №3). Но, правда, обычно применяют АЦП с большей разрядностью - внешний, если внутреннего в МК недостаточно. 10-ти разрядов хватит для точности порядка 0.2% (один разряд - для "знака", ну или около 0.1% для всех 10-ти разрядов). Меньше головной боли.

Спасибо за ценный совет. Учтем.

Благодарю.

[muravei]

Последовательно с источникром сигнала с батареи встречно ставить стабилитрон нужного номинала.

А лучше не стабилитрон, а TL431. А номинал, каждый раз делать "нужным".

[Ruslan1]

Но, правда, обычно применяют АЦП с большей разрядностью - внешний, если внутреннего в МК недостаточно. 10-ти разрядов хватит для точности порядка 0.2% (один разряд - для "знака", ну или около 0.1% для всех 10-ти разрядов). Меньше головной боли.

Да-да. Сейчас появилось множество АЦП большой разрядности и малоногих-дешевых, и уже с референсом внутри. По стоимости еще вопрос что дешевле- такой АЦП или операционник с кучкой точных резисторов плюс опорник.
И операционник все равно какой-нибудь ставить скорее всего придется если использовать встроенный АЦП , или совсем низкоомный делитель ставить. А внешний АЦП сразу и с буфером можно найти.
например, MCP3425: поштучно на дижикее $2.60 (10 штук- по $2.17, 25 штук- по $1.81):
16 бит, один дифф.вход, дельта-сигма
встроенный референс 2.048V ± 0.05%
встроенный усилитель от х1 до х8, входной импеданс до 25 мегаом
корпус SOT-23-6
питание от 2.7 до 5.5 В.

Как Вы понимаете, с 16 битами и 25 мегаомами задача решается легко и непринужденно.

Кстати, если надо, можно найти чтобы оно до кучи еще и собственно напряжение питания себя самого меряло и температуру, но это будет несколько дороже.

[one_eight_seven]

и уже с референсом внутри.

Вы таки видели характеристики этих референсов? Оно не имеет права называться источником опорного напряжения вообще никак. ни по шумам, ни по точности, ни по стабильности. Разве что опорненькое напряженьице.

[A. Fig Lee]

Добрый день!

Есть 8бит АЦП на контроллере.
Есть задача - увеличить точность замера напряжения с батареи(может быть разных номиналов: 12, 24, 36, 48, 60В). Так как замерять нужно верхний участок сигнала, т.е. отслеживать разряд и заряд батареи, то соответственно чтобы точность была выше, нужно мерять только верхнюю часть сигнала, в диапазоне допустим +/-6В от номинального значения. Точность измерения около 0.5% для 60В и >0.5% для более низких номиналов батареи.
Вопрос: как правильно это сделать?
Варианты:
1) Обрезать диодом и с резистора(последовательно с диодом поставить) + фильтр... снимать сигнал на АЦП, а падение на диоде учитывать в цифре.
Достаточно грубый способ.
2) Делать вычитатель на ОУ - более точно.

Правильно лия рассуждаю? Или есть более хитрые способы?

Благодарю.

Применять специализированный дифференциальный ADC.
Есть до 60 вольт common voltage.
На 2й вход подать выход с резистивного делителя.
А может проще сам заряд/разряд через ток отслеживать? Или это не надо?

[Ruslan1]

Вы таки видели характеристики этих референсов? Оно не имеет права называться источником опорного напряжения вообще никак. ни по шумам, ни по точности, ни по стабильности. Разве что опорненькое напряженьице.

неа, не видел. и никто не видел. Оно нигде отдельно не показано. В даташите так и написано, что

The specifications of the reference voltage are part of the device’s gain and drift specifications. Therefore, there is no separate specification for the on-board reference

А по существу- это тот самый low-cost, который как раз позволит решить данную задачку с минимизацией аппаратных ресурсов и экономно по деньгам и по месту на плате.